Αναπηρίες: Βρήκαν τρόπο να μετατρέψουν τις νευρικές ώσεις, σε φως

Βιοϊατρικοί επιστήμονες και ηλεκτρολόγοι μηχανικοί στο UNSW Sydney, ανέπτυξαν ένα νέο τρόπο για τη μέτρηση της νευρικής δραστηριότητας χρησιμοποιώντας φως - αντί για ηλεκτρισμό -που θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια πλήρη επανεξέταση των ιατρικών τεχνολογιών, όπως τα προσθετικά μέλη που λειτουργούν με νεύρα.

Ο καθηγητής François Ladouceur, από τη Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τηλεπικοινωνιών του UNSW, υποστηρίζει ότι η διεπιστημονική ομάδα μόλις απέδειξε στο εργαστήριο ότι οι αισθητήρες που κατασκευάστηκαν με χρήση υγρών κρυστάλλων και ενσωματωμένων οπτικών τεχνολογιών - που ονομάστηκαν "optrodes" – μπορούν να καταγράψουν νευρικές ώσεις σε σώματα ζώων.

"Ένα από τα προβλήματα καθώς συρρικνώνετε χιλιάδες ηλεκτρόδια και τα βάζετε όλο και πιο κοντά μεταξύ τους για να συνδεθούν με τους βιολογικούς ιστούς, είναι ότι αυξάνεται η ατομική τους αντίσταση, γεγονός που υποβαθμίζει την αναλογία σήματος προς θόρυβο και έτσι έχουμε πρόβλημα στην ανάγνωση του σήματος.

Ένα άλλο πρόβλημα είναι αυτό που ονομάζουμε "crosstalk". Όταν συρρικνώνετε αυτά τα ηλεκτρόδια και τα φέρνετε πιο κοντά μεταξύ τους, αρχίζουν να επηρεάζουν το ένα το άλλο λόγω της εγγύτητάς τους". Αλλά επειδή τα optrodes χρησιμοποιούν φως και όχι ηλεκτρισμό για να ανιχνεύσουν νευρικά σήματα, τα προβλήματα της αναντιστοιχίας σύνθετης αντίστασης είναι περιττά και ελαχιστοποιούνται οι παρεμβολές.

"Το πραγματικό πλεονέκτημα της προσέγγισής μας είναι ότι μπορούμε να κάνουμε αυτή τη σύνδεση πολύ πυκνή στον οπτικό τομέα και δεν πληρώνουμε το τίμημα που πρέπει να πληρώσετε με τον ηλεκτρισμό", λέει ο καθηγητής Ladouceur.

Σε έρευνα που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Journal of Neural Engineering, ο καθηγητής Ladouceur και οι ερευνητές στο UNSW ήθελαν να δείξουν ότι μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν optrodes για να μετρήσουν με ακρίβεια τις νευρικές ώσεις καθώς αυτές ταξιδεύουν κατά μήκος μίας νευρικής ίνας σε ένα ζώο.

Ο καθηγητής Nigel Lovell, ο οποίος διευθύνει τη Σχολή Βιοϊατρικής Μηχανικής και είναι διευθυντής του Ινστιτούτου Μηχανικής Υγείας του Ιδρύματος Tyree, ήταν μέρος της ερευνητικής ομάδας. Όπως λέει, η ομάδα συνέδεσε ένα optrode με το ισχιακό νεύρο ενός αναισθητοποιημένου ζώου. Στη συνέχεια, το νεύρο διεγέρθηκε με λίγο ρεύμα και τα νευρικά σήματα καταγράφηκαν με το optrode. Στη συνέχεια έκαναν το ίδιο χρησιμοποιώντας ένα συμβατικό ηλεκτρόδιο και ένα βιοενισχυτή.

«Δείξαμε ότι οι νευρικές αποκρίσεις ήταν ουσιαστικά οι ίδιες», λέει ο καθηγητής Lovell. "Το τοπίο είναι ακόμη πιο θολό στην οπτική μέθοδο, αλλά αυτό δεν αποτελεί έκπληξη δεδομένου ότι πρόκειται για ολοκαίνουργια τεχνολογία και μπορούμε να εργαστούμε πάνω σε αυτό. Αλλά τελικά, θα μπορούσαμε να αναγνωρίσουμε τα ίδια χαρακτηριστικά μετρώντας ηλεκτρικά ή οπτικά".

Απολαμβάνετε το περιεχόμενο μας? Εγγραφείτε στο newsletter μας!

Μέχρι στιγμής η ομάδα μπόρεσε να δείξει ότι τα νευρικά ερεθίσματα - τα οποία είναι σχετικά αδύναμα και μετρώνται σε microvolts - μπορούν να καταγραφούν με την τεχνολογία optrode. Το επόμενο βήμα θα είναι η κλιμάκωση του αριθμού των optrodes, ώστε να είναι σε θέση να χειρίζονται πολύπλοκα δίκτυα νευρικού ιστού που μπορεί να διεγερθεί.